UVOD

Nastavni rad se izvodi u cilju konsolidacije obrađenog gradiva o amplitudnoj modulaciji signala, kao i produbljivanja znanja o ovoj problematici. U ovom radu potrebno je dati definiciju amplitudske modulacije, otkriti njenu suštinu, opisati glavne oblike. Nakon toga prijeđite na razmatranje algoritama za određivanje ove vrste modulacije. Zatim napišite program koji demonstrira vizualni prikaz amplitudne modulacije signala. Primljeni signali moraju biti digitalizovani, a rezultati prikazani na ekranu. Programiranje će se obaviti u Microsoft Visual Studio 2010 u Win Forms u C #. Na kraju rada formulirajte zaključke.

Amplitudna modulacija

Pojam i suština amplitudske modulacije

Amplitudna modulacija je vrsta modulacije u kojoj je varijabilni parametar signala nosioca njegova amplituda.

Prvo iskustvo prenošenja govora i muzike putem radija metodom amplitudske modulacije napravio je 1906. godine američki inženjer R. Fessenden. Noseću frekvenciju od 50 kHz radio predajnika generirao je mašinski generator (alternator), za njegovu modulaciju između generatora i antene je uključen ugljenični mikrofon, mijenjajući slabljenje signala u kolu. Od 1920. godine umjesto alternatora koriste se generatori. elektronske cijevi... U drugoj polovini 1930-ih, kako je ultrakratki talasi, amplitudska modulacija postepeno je počela da se zamjenjuje iz radio-difuzije i radio komunikacije na VHF frekvencijskoj modulaciji. Od sredine 20. stoljeća u servisne i radioamaterske radio komunikacije na svim frekvencijama uvedena je jednostruka bočna modulacija (SSB), koja ima niz važne prednosti prije AM. Postavljalo se pitanje prelaska na SSB i radio-difuziju, ali bi to zahtijevalo zamjenu svih emisionih prijemnika složenijim i skupljim, pa to nije ni sprovedeno. Krajem 20. vijeka, prelazak u digitalno emitovanje koristeći signale sa amplitudnim pomakom.

Definicija

Informativni signal,

Prenošenje vibracija.

Tada se amplitudno modulirani signal može zapisati na sljedeći način:

Evo neke konstante koja se zove brzina modulacije. Formula (1) opisuje amplitudu signala nosioca moduliranu signalom indeksa modulacije. Takođe se pretpostavlja da su ispunjeni sledeći uslovi:

Ispunjenje uslova (2) je neophodno za izraz u uglaste zagrade u (1) je uvijek bio pozitivan. Ako može negativne vrijednosti u nekom trenutku se javlja ono što se naziva prekomodulacija (premodulacija). Jednostavni demodulatori (kao što je detektor kvadratnog zakona) demoduliraju tako jako izobličen signal.

Amplitudno modulirane oscilacije i njihovi spektri

Neka se kao nosilac koristi harmonijski talasni oblik, a modulirajući signal je harmonijski (jednotonski) talasni oblik i uslov je zadovoljen. Tada se AM vibracija naziva jednotonska. kada imamo:

gdje je koeficijent amplitudne modulacije.

Spektralni sastav signala može se dobiti predstavljanjem proizvoda funkcija (1) u smislu zbira harmonijskih oscilacija. Onda

Spektar jednotonskih AM oscilacija je linearan ekvidistantan. Sastoji se od tri harmonijske vibracije sa sličnim frekvencijama.

Slika 1 - Spektar jednotonske AM oscilacije

Amplitudna modulacija harmonijske oscilacije proizvoljnim signalom sa kontinuiranim spektrom u području niske frekvencije, praćeno formiranjem dvije grupe bočnih vibracija u blizini vibracija ležaja (slika 1). Gornja grupa oscilacija (od () do ()) je tacna kopija spektar modulirajućeg signala, pomaknut u radiofrekvencijsku oblast, a predstavljena je donja grupa oscilacija odraz ogledala spektar modulirajućeg signala u odnosu na, kao i pomaknut u radiofrekvencijski region. Oscilacije sa kombinovanim frekvencijama () i () su raspoređene u parovima simetrično u odnosu na frekvenciju oscilacije nosioca. Puna širina spektra AM procesa je dvostruko veća od širine spektra signala osnovnog pojasa.

Poseban slučaj višetonskog AM signala je visokofrekventna oscilacija, modulirana po amplitudi nizom pravokutnih impulsa.

Amplitudna modulacija kao nelinearni proces

Sa amplitudnom modulacijom signala, množe se dvije funkcije: visokofrekventna oscilacija sa frekvencijom i modulirajući harmonijski ili poliharmonični signal. Ovaj postupak se može izvesti u nelinearnom sistemu specificiranjem sume signala nosioca i modulacije na ulazu i izolacijom njihovog proizvoda na izlazu. Spektar izlaznog signala sadrži komponente sa frekvencijama koje su bile odsutne u originalnim oscilacijama. Broj i frekvencije novih komponenti zavise od vrste nelinearnog elementa i njegove strujno-naponske karakteristike (CVC).

I - V karakteristike nelinearnih elemenata (NE), dobijene eksperimentalno i predstavljene u obliku grafikona ili tabela, nezgodne su za korištenje u proračunima, a za teorijsku analizu se aproksimiraju analitičkim funkcijama. Najrasprostranjenije u radio elektronici su aproksimacije polinomom snage i izlomljenom linijom.

Amplitudno modulirani (AM) signali

Opća formula AM signal ima oblik:

Veličina m Uobičajeno je da se zove koeficijent modulacije i pokazuje koliki je dio amplitude napona noseće frekvencije U om prirast amplitude moduliranog napona ΔU m.

Vremenski dijagram AM signala prikazan je na slici 3.1.24.

Opća formula pokazuje da se spektar amplitudno moduliranog (AM) telefonsko-telefonskog signala sastoji od zbira tri oscilacije (vidi također sliku 3.1.24):

- frekvencija nosioca f 0;

- gornji bočni (VBP);

- donja bočna traka (NBL).

Širina spektra AM signala je 2 F max(6,8 kHz), gdje je F max - maksimalna frekvencija u spektru modulirajućeg signala niske frekvencije (3,4 kHz). Širina spektra AM signala sa radiodifuznih stanica može biti do 9-10 kHz.

Slika 3.1.24. AM signal i njegov spektar

AM signalni spektar nije racionalan u dva aspekta.

Prije svega, prisutnost snažne oscilacije noseće frekvencije, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ se koristi samo kada se signal detektuje u prijemniku. Pri 100% modulaciji, 2/3 snage predajnika dolazi od nosioca, a 1/3 od dva bočna pojasa.

Drugo, bočne trake AM signala dupliraju jedna drugu. Iz tog razloga, dovoljno je prenijeti jedan bočni pojas (gornji ili donji - EBP ili NBP), ᴛ.ᴇ. prelazak na jednopojasni telefonski prijenos.

Spektar jednopojasnog signala (slika 3.1.25) zauzima propusni opseg koji je polovina širine opsega konvencionalnog AM signala. Spektru SSB signala nedostaje jedan bočni pojas i noseća frekvencija f 0.

Slika 3.1.25. Jednostruki bočni signali

Na slici 3.1.25. prikazuje spektar jednostranog TLF signala sa ESP sa potpuno potisnutim nosiocem (a) i spektar jednostranog signala sa NWB sa delimično potisnutim nosiocem pri sekundarnoj kompresiji komunikacionog kanala sa dva TLG kanala (b)

Nosač bi trebao biti djelomično (pilotski prijenos) ili potpuno potisnut. Za primanje takvih signala koriste se prijemni uređaji u kojima se vraća val nosioca.

SSB prijenosi imaju nekoliko prednosti:

a) Frekvencijski spektar za prenos jednog telefonsko-telefonskog kanala je dva puta manji od frekvencijskog spektra sa AM. Ovo omogućava prijemnom uređaju da ima uski propusni opseg, što poboljšava kvalitet prijema, posebno u prisustvu radio smetnji.

b) Povećava se mogući broj komunikacionih kanala u istom frekventnom opsegu.

c) Kod jednopojasnog prijenosa postiže se značajan energetski dobitak:

- na kraju odašiljanja dobija se pojačanje koje je ekvivalentno 4-strukom povećanju snage predajnika;

- propusni opseg prijemnika je smanjen za 2 puta, a to je ekvivalentno 2-strukom povećanju snage;

- potrošnja energije iz izvora napajanja jednopojasnim odašiljačem je smanjena zbog činjenice da u trenutku tišine zračenje elektromagnetna energija No; ovo daje povećanje snage od još 25%;

- na kratkim talasnim dužinama u prijemnoj tački, sa konvencionalnom amplitudnom modulacijom, fazni odnosi između noseće frekvencije i bočnih komponenti su narušeni, što dovodi do fadinga signala; kod transmisije sa jednim bočnim opsegom, ovi fedingi su značajno smanjeni, što daje povećanje snage predajnika za oko 2 puta.

Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, za jednopojasni rad radio-telefona, dobitak u snazi ​​predajnika u poređenju sa konvencionalnim AM za oko 10-20 puta.

SSB radiotelefonske komunikacije teže je presresti i prisluškivati.

SSB prijenos je otporan na buku zbog značajnog povećanja korisne snage signala.

AM i SSB signali se uglavnom koriste u HF opsegu. Jednostrani signali su glavni signali koji se koriste u vojnim komunikacionim sistemima, uklj. sa programskim remontom radna frekvencija(PPRCH).

Frekvencijski modulirani signal- je VF signal u čijem frekventnom spektru se nalaze noseća frekvencija f o i mnoge sporedne frekvencije f o ± F; f o ± 2F; f o ± 3F, itd. kada je f o izložen tonskoj frekvenciji F.

Ako modulacija utiče na spektar audio frekvencije, tada će spektar FM oscilacije (slika 3.1.26) biti širi i ceo jaz će biti popunjen kombinovanim frekvencijama. Obično se naziva maksimalno povećanje frekvencije radio signala (Δf m) u odnosu na njegovu početnu vrijednost devijacija frekvencije... Odnos amplituda u datom spektru zavisi od indeksa frekvencijska modulacija M, koji je određen formulom:

Spektar FM telefonskog signala je širi od spektra amplitudno modulisanog signala, zavisi od indeksa modulacije (od vrednosti upravljačkog modulacionog napona) i malo zavisi od širine opsega modulacionog signala.

2 Δf hm = 2 (M + 1) F ili 2 Δf hm = 2 Δf max +2 F max

FM signali se uglavnom koriste u VHF opsegu. Vremenski dijagram FM signala je također prikazan na slici 3.1.26.

Slika 3.1.26. FM signal i njegov spektar

Fazna modulacija može se smatrati vrstom frekvencijske modulacije. At fazna modulacija faza visokofrekventnih oscilacija se mijenja.

Kao nosilac poruka može se koristiti periodični niz radio impulsa, koji se odlikuje amplitudom, trajanjem, brzinom ponavljanja impulsa, položajem impulsa u vremenu u odnosu na položaj impulsa nemoduliranog niza, odnosno fazom impulsa.

Promjenom jednog od navedenih parametara možete dobiti četiri osnovna tipa pulsna modulacija: pulsno-amplitudna modulacija (PFM), pulsno-frekvencijska modulacija (PFM), pulsno-fazna modulacija (PPM), modulacija trajanja impulsa (DIM). Pulsni pogledi modulacije se široko koriste u višekanalnim radio-relejnim i troposferskim komunikacionim linijama.

Razmatrani tipovi prenosa su trenutno najjednostavniji, nezaštićeni od radio presretanja radi pristupa informacijama, a komunikacioni kanali imaju nisku propusnost i otpornost na buku.

Danas vodeća uloga pripada digitalni načini rada komunikacija. V opšti slučaj, svaki signal mora biti konvertovan u sekvencu diskretni signali- električni impulsi jednosmerna struja (digitalni oblik), kodirani kombinacijama kodova (šifrirani), komprimirani i prenošeni putem komunikacijskog kanala. Na prijemnom mestu se vrši reverzna transformacija i oporavak signala, uključujući ispravljanje otkrivenih grešaka.

Mogućnosti patogena određene su njegovom svrhom. Broj tipova generisanih signala značajno utiče na složenost uređaja za kondicioniranje signala.

Frekvencijski opseg i mrežni korak. Frekvencijski opseg je određen svrhom uzbuđivača. Trebao bi pokrivati ​​frekvencijske opsege svih predajnika za koje je uzbuđivač namijenjen. Kod savremenih patogena, diskretna instalacija frekvencije sa određenim mrežnim intervalom. Korak mreže se obično bira kao višekratnik od 10 Hz: 10 Hz, 100 Hz. 1 kHz. Veličina koraka mreže je proporcionalna širini spektra uskopojasni signal koristi u patogenu. Takav signal je signal za amplitudnu telegrafiju (A-1). Njegova širina spektra pri brzini telegrafije od 15-20 Bauda je približno 45-60 Hz. Neophodno je da se signali dva predajnika koji rade na susednim frekvencijama primaju bez vidljivog uticaja od strane prijemnika njihovih dopisnika. Iz tog razloga, za mnoge pobudnike, korak mreže od 100 Hz je dovoljan. U ovom slučaju, ako se telegrafija treba koristiti pri vrlo malim brzinama, frekvencijska mreža s korakom od 10 Hz može biti izuzetno važna.

Stabilnost frekvencije. Zahtjevi za stabilnost frekvencije pobudnika uglavnom su određeni tipom primijenjenih signala. Najveća stabilnost frekvencije neophodna je u formiranju jednopojasnih signala, kada je telefonsko-telefonski kanal multipleksiran višekanalnim telegrafom ili drugom opremom. U ovom slučaju, razlika između frekvencija nosioca u radio-vezi nije veća od 10-12 Hz. Shodno tome, apsolutna nestabilnost frekvencije pobudnika bi trebala biti reda veličine 5-6 Hz. Stabilnost frekvencije uzbuđivača određena je sintisajzerom i, prije svega, referentnim oscilatorom koji se u njemu koristi.

Bočne vibracije i nivo buke. S obzirom na to da putanja pojačanja predajnika mora biti širokopojasna, na uzbuđivač se postavljaju vrlo strogi zahtjevi za suzbijanje lažnih oscilacija i šuma na izlazu. Izlazna oscilacija idealnog patogena. treba da sadrži samo jednu korisnu komponentu - signal. U odsustvu, modulacija je harmonijska vibracija, čiji se spektar sastoji od jedne spektralne linije. Spektar izlazne oscilacije pravog uzbuđivača uključuje spektar korisnog signala, mnoge uskopojasne spektre lažnih oscilacija i kontinuirani spektar šuma.

Izvori šuma i lažnih oscilacija u pobudniku su sintisajzeri i put za oblikovanje i pretvaranje frekvencije signala. Posebno su opasne bočne vibracije nastale u zadnjem mikseru uzbuđivača, jer je njihovo potiskivanje u izlaznim krugovima uzbuđivača povezano s velikim poteškoćama.

Prema postojećim standardima, potiskivanje lažnih oscilacija buke trebalo bi da bude najmanje 80 dB u frekvencijskom opsegu koji se nalazi pored radne frekvencije uzbuđivača (sa depodešavanjem od + - 3,5 kHz do + - 25 kHz, sa velikim odstupanjima, potiskivanje treba povećati na 100-140 dB.

Vrijeme perestrojke. U pobuđivačima, gdje se memoriše nekoliko radnih frekvencija i automatski prelaz od jedne radne frekvencije do druge, vrijeme podešavanja se postiže u rasponu od 0,3-1 s. Vrijeme podešavanja prije svega određuje sintisajzer i ovisi o njegovoj vrsti i strukturi, načinu postavljanja frekvencije i korištenom sistemu. automatska kontrola uzročnika.

Osnovne metode sinteze frekvencija

U sintetizatorima frekvencije koji se koriste u radio komunikacijama, frekvencija izlazne oscilacije poprima mnoge diskretne vrijednosti s ujednačenim intervalom - korakom mreže.

U prvim radovima, za kreiranje diskretnog skupa radnih frekvencija, korišćen je isti set kvarcnih rezonatora, koji su uključeni u oscilatorskom kolu, u zavisnosti od potrebne radne frekvencije. Ovaj princip stabilizacije kvarca u frekvencijskom opsegu nazvan je "kvarc-val", jer je za svaku radnu frekvenciju korišten poseban kvarcni rezonator.
Objavljeno na ref.rf
Nedostaci ove metode su očigledni: potreban je veliki broj kvarcnih rezonatora, a u u ovom slučaju nemoguće je osigurati visoku stabilnost frekvencije generiranih oscilacija.

U kasnijim razvojima pokušali su smanjiti broj kvarcnih rezonatora pretvaranjem frekvencije ulaznih oscilacija, izgrađenih prema takozvanoj interpolacijskoj shemi. Prikazuju se blok dijagrami uređaja ovu metodu sinteza je prikazana na slikama 3.1.27, 3.1.28.

Slika 3.1.27. Interpolacijski krugovi kristalnog oscilatora

Slika 3.1.28. Formiranje frekventne mreže

Može se pokazati da je relativna nestabilnost izlazne frekvencije oscilovanja uglavnom određena relativnom nestabilnošću generatora više frekvencije (G1). To znači da su zahtjevi za stabilnost frekvencije manje visokofrekventnog generatora (G2) manje stroži od onih za generator G1. Iz tog razloga, kada se sintetišu frekvencije u kolu na sl. 3.1.27. ponekad se uobičajeni koristi kao G2 generator LC- generator glatkog dometa (GPA) (slika 3.1.29).

Slika 3.1.29. Krug sa generatorom glatkog dometa

U tom slučaju je osigurana kontinuirana promjena frekvencije izlazne oscilacije bez značajnog pogoršanja stabilnosti frekvencije postignute u generatoru G1. Nedostatak sintisajzera, sastavljenog prema shemi na sl. 3.1.27 - 3.1.29, je prilično veliki broj korištenih kvarcnih rezonatora. Ovom metodom sinteze frekvencija teško je osigurati da je relativna nestabilnost frekvencije izlaznih oscilacija manja od 10 -5 - 10 -6. Ako je potrebna veća stabilnost frekvencije, ispostavilo se da je mnogo lakša i ekonomičnija za korištenje u sintetizatoru frekvencije. jedan visoko stabilan referentni kvarcni oscilator.

Praktične šeme do sada razvijeni sintisajzeri frekvencije su veoma raznovrsni, ali se po načinu generisanja izlazne oscilacije mogu podeliti u dve glavne grupe: sintisajzeri napravljeni na osnovu metode direktna sinteza i sintisajzeri zasnovani na metodi indirektna sinteza... Smatra se da je sintetizator frekvencije zasnovan na metodi direktne sinteze ako ne sadrži autooscilatore, a njegove izlazne oscilacije se dobijaju kao rezultat zbrajanja, množenja i dijeljenja frekvencije ulaznih oscilacija koje dolaze od referentnog oscilatora ili referentne frekvencije. senzori. Drugi naziv za ovu metodu je pasivna sinteza frekvencija.

U indirektnoj sintezi, izlazno kolebanje sintisajzera stvara oscilator čija je nestabilnost frekvencije eliminisana. U tu svrhu se frekvencija generatora konvertuje u frekvenciju određenog etalona pomoću referentnog sistema (puta), upoređuje sa ovim standardom, a rezultirajuća greška se koristi za otklanjanje nestabilnosti generatora. U šemama automatska kontrola frekvencije ovaj generator se obično naziva upravljivim, au krugovima s kompenzacija nestabilnosti frekvencije- pomoćni. Drugi naziv za metodu indirektne sinteze je aktivna sinteza.

U sintetizatorima indirektne sinteze, redukcija frekvencije generatora na referentnu može se izvesti nizom frekvencijskih transformacija, pri čemu se uz pomoć oscilacija sa senzora referentne frekvencije vrši sekvencijalna redukcija (oduzimanje) frekvencije. se izvodi. Takav put podudaranja naziva se staza oduzimanja frekvencije.

Frekvencija generatora se može dovesti do standarda dijeljenjem frekvencije, a danas se kao djelitelji frekvencije koriste djelitelji poput brojača impulsa izgrađenih na bazi digitalnih integriranih kola. Iz tog razloga, sintisajzeri sa frekvencijskom podjelom se nazivaju digitalni sintisajzeri.

Najjednostavniji sklop sintisajzera sastavljen metodom direktne sinteze prikazan je na Sl. 3.1.30. Sintisajzer sadrži nekoliko senzora referentne frekvencije, od kojih svaki daje oscilaciju jedne od deset frekvencija na svom izlazu. Oscilacije sa senzora se dovode u mikser, na izlazu miksera pomoću band-pass filtera, izoluje se kombinovana oscilacija ukupne frekvencije.

Slika 3.1.30. Direct Synthesizer

Strukturna shema sintisajzer napravljen na osnovu metode indirektne sinteze i koji sadrži putanju oduzimanja prikazan je na slici 3.1 31. Izlazna oscilacija sintisajzera stvara VFO. Na putu dovođenja VFO frekvencije do referentne, VFO frekvencija se smanjuje. Fazni detektor (PD) upoređuje konvertovanu frekvenciju VFO i frekvenciju referentne oscilacije.

Slika 3.1.31. Indirektni sintisajzer

Sintisajzer, napravljen metodom indirektne sinteze, omogućava vam da dobijete niži nivo lažnih emisija, jer je njihovo filtriranje lakše implementirati.

Svaki sintisajzer sadrži pretvarač referentne frekvencije. Senzor je također sintisajzer za svoju svrhu, samo su njegove funkcije ograničene na formiranje svih deset frekvencija. Senzori se grade, kao i sintisajzer u cjelini, na osnovu metoda direktne ili indirektne sinteze. Najčešće korištena većina jednostavne šeme direktna sinteza, na primjer, množitelji frekvencije. Ponekad senzori formiraju 100 ili više referentnih frekvencija, tada njihov dizajn postaje složeniji i za konstrukciju se koriste obje metode sinteze frekvencija.

U sintisajzerima, izgrađenim metodom indirektne sinteze, za automatsko podešavanje VFO koristi se takozvani uređaj za pretraživanje, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ mijenja VFO frekvenciju sve dok ne padne u opseg zahvata PLL (ili CHAP) sistema. Uređaj za pretragu obično generiše napon pile, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ se primenjuje na VFO reaktivni element i menja VFO frekvenciju u širokom opsegu. Uključuje se kod velikih neusklađenosti, kada na izlazu faznog detektora nema komponente istosmjernog napona. Nakon uspostavljanja sinhronizma u sistemu, uređaj za pretraživanje se isključuje, ali se upravljački napon koji odgovara kraju pretraživanja pohranjuje i dovodi do VFO reaktivnog elementa. U toku dalji rad početna frekvencija VFO-a (frekvencija VFO-a sa otvorenom petljom PLL-a može se mijenjati u širem propusnom opsegu, čiji propusni opseg zahvata, ali ne bi trebao prelaziti granice propusnog opsega zadržavanja.

U modernim sintisajzerima, podešavanje VFO-a se izvodi pomoću varikapa i njegova ograničenja su ograničena. U stvarnosti, propusni opseg podešavanja je 10-30% prosječne frekvencije VFO, s tim u vezi, u širokopojasnim sintisajzerima se koristi ne jedan, već nekoliko kontroliranih oscilatora. Svaki od njih radi u određenom dijelu frekvencijskog opsega, a generatori se prebacuju automatski, na osnovu postavljene frekvencije.

Princip kompenzacije i njegova upotreba u konstrukciji sintisajzera.

U velikom broju modernih pobudnika i radio prijemnika, metoda kompenzacije se koristi u konstrukciji staze stabilizacije frekvencije. Suština ove metode je da je pomoćni nestabilizirani generator uključen u stvaranje mreže stabilnih frekvencija, čija se greška podešavanja kompenzira kada se formira frekvencija, izlazni signal.

Strukturnih dijagrama je najviše jednostavan uređaj, gde se koristi metoda kompenzacije, prikazane su na slici 3.1.32, 3.1.33. Ovo kolo, koje se često naziva kompenzacionim ili dvostrukim pretvaračkim krugom, omogućava efikasno filtriranje korisnog talasnog oblika.

Zadatak ovaj uređaj sastoji se u sljedećem: na ulaz se dovodi harmonijska oscilacija sa stabilnom frekvencijom, na izlazu je izuzetno važno primiti harmoniku ove oscilacije sa brojem K.

U uređaju za oblikovanje, niz kratkih impulsa s periodom To = 1 / fo stvara se iz harmonijske oscilacije. Filter F1 igra pomoćnu ulogu u ovom kolu. Ovaj filter omogućava preliminarnu selekciju grupe harmonika u blizini harmonika sa brojem K, i, što je najvažnije, obezbeđuje potiskivanje onih harmonika koji mogu poslužiti kao zrcalni šum za predmetni uređaj.

Pomoćni generator je podešen tako da se u CM-1 mikseru Kfo harmonik pretvara u međufrekvenciju fpr = fg –Kfo, koja leži u propusnom opsegu F2 filtera (slika 3.1.34).

U ovom slučaju, susjedni harmonici označeni brojevima (K + 1) i (K-1) imaju međufrekvencije koje se nalaze izvan propusnog opsega filtera i stoga su efikasno potisnute.

Filter F2 je podešen na fiksnu frekvenciju fpr, treba da ima širinu propusnog opsega ne veću od fo i dovoljno veliko slabljenje izvan ovog opsega.

Kod druge konverzije frekvencije u CM2 razlikuje se oscilacija sa frekvencijom fout = fg - fpr, ali s obzirom da je fpr = fg - Kfo, onda je fout = Kfo. Filter F3 je podešen na frekvenciju Kfo i dizajniran je da potisne bočne oscilacije koje nastaju na izlazu CM2.

Za promjenu frekvencije izlazne oscilacije, dovoljno je obnoviti pomoćni generator.

Digitalni sintisajzeri frekvencije

Per poslednjih godinaŠiroko se koriste sintisajzeri zasnovani na metodi indirektne sinteze sa putanjom podjele frekvencije i generatorom frekvencije s pulsnom faznom blokadom glatkog opsega. Kod ovih sintisajzera većina elemenata se izvodi na digitalnim integralnim elementima, pa se sintisajzeri sa putanjom frekvencijske podjele obično nazivaju digitalni.

Blok dijagram digitalnog sintisajzera prikazan je na slici 3.1.35.

U ovom dijagramu, GPE je kontrolirani generator koji stvara harmonijske vibracije, FU - uređaji za oblikovanje koji pretvaraju harmonijske oscilacije u niz impulsa sa istom stopom ponavljanja, DPKD - djelitelj s promjenjivim omjerom podjele, IFD - detektor faze impulsa, fo - frekvencija referentne oscilacije, koji je učestalost poređenja.

Oscilacije GPA, pretvorene u niz impulsa sa stopom ponavljanja fg, se unose u DPKD, gdje se dijeli stopa ponavljanja impulsa. Na izlazu DPKD, koji ima faktor podjele N, formira se nova sekvenca sa brzinom ponavljanja impulsa fg / N, koja se dovodi na jedan od IDF ulaza. Pulsna sekvenca sa referentna frekvencija prati fo.

IDF upoređuje ove fluktuacije. V stacionarni način rada kada u sistemu dođe do sinhronizacije, osigurava se jednakost frekvencija ulaznih impulsnih sekvenci fo = fg / N.

Podešavanje GPA na nominalnu frekvenciju fg = fo N se dešava automatski zbog činjenice da IDF stvara kontrolni napon koji zavisi od fazne razlike upoređenih oscilacija.

Za promjenu frekvencije VFO, dovoljno je promijeniti faktor podjele. Prilikom promjene faktora podjele DPKD-a sa Nmin na Nmax, frekvencija izlazne oscilacije sintisajzera mijenja se u rasponu od fgmin = N min fo do fmax = N max fo (sa korakom od fo).

Na sl. 3.1.36 prikazuje druge moguće šeme uzbuđivača opsega sa automatskom kontrolom frekvencije (frekvencija - FAP i faza - PLL). Na sl. 3.1.36: LPF - niskopropusni filter; BH - frekvencijski detektor; GPD - generator glatkog dometa; CM - mikser; UU - kontrolni uređaj; PD - fazni detektor.

Pojačala snage

Pojačala snage visoke frekvencije su podesiva i nepodesiva po frekvenciji.

U podesivom kolu rezonantnog pojačala potreban element je oscilatorno kolo sa elementima za usklađivanje veze sa antenom, čije se restrukturiranje vrši promjenom induktivnosti zavojnica ili kapacitivnosti kondenzatora zajedničkog rezonantnog sistema. Da bi se postiglo maksimalno pojačanje, oscilatorno kolo se podešava ručno ili automatski na frekvenciju pobudnog signala, što usporava odziv stanice i omogućava potiskivanje samo na jednoj frekvenciji. Takva su pojačala korištena u stanicama za ometanje starog parka.

Širokopojasni pojačivači snage (silosi), koji se koriste na svim modernim stanicama za serijsko ometanje i izrađeni su prema shemi pojačivača distribuiranog pojačanja (URU), oslobođeni su ovog nedostatka i pojačivač putujućih talasa(Tsykin G.S. Pojačala električnih signala. - 2. izd., revidirano. - M.: Energiya, 1969.- 384 str.: Ill.).

U silosima se signali uzbuđivača pojačavaju bez restrukturiranja u cijelom radnom opsegu, što povećava performanse bilo koje vrste stanice i omogućava stvaranje kvazi-simultane smetnje na nekoliko frekvencija. U ovom slučaju, kako bi se isključila emisija sporednih signala (harmonika osnovne frekvencije), na izlazu pojačala se uključuju filtri za suzbijanje harmonika (FPG). Broj filtera određuje broj podopseva predajnika. Οʜᴎ se prebacuju automatski ili ručno pomoću visokofrekventnih releja.

Objašnjen je princip konstruisanja glavne putanje pojačanja ovakvih predajnika shematski dijagram URU (Slika 3.1.37). Najjednostavniji način je izgraditi pojačala s opterećenjem u obliku niskopropusnog filtera - pojačala s distribuiranim pojačanjem .

URU je uređaj sa paralelnim povezivanjem pojačala lampe kroz veštačke vodove. Ulazne i izlazne kapacitivnosti cijevi uključene su kao dugolinijski elementi i nemaju ograničavajući učinak na gornju frekvenciju propusnog opsega pojačala. Pojačala su napravljena prema jednostranim i push-pull krugovima.

Pojačalo ima dva dalekovoda (mreža i anoda) i elemente za pojačavanje čije se izlazne snage zbrajaju. ukupno opterećenje... Sekcije dalekovoda mogu se izvesti u obliku niskopropusnih filtara, kao što je prikazano, ili u obliku propusnih filtara.

Signal primijenjen na ulaz kola širi se duž mrežnog prijenosnog voda identičnih filtera formiranih od induktora L sa i kontejnere With... Mreže odgovarajućih lampi su pričvršćene za svaki dio linije.

Mrežna linija na kraju je opterećena otporom R sa jednaka talasu

Time se osigurava režim putujućeg vala u liniji, a ulazna impedansa linije ostaje konstantna u radnom frekvencijskom opsegu pojačala.

Anodna linija je napravljena slično liniji mreže, a karakteristična impedancija određena je induktivnošću L A i kapacitet C A.

Na oba kraja, anodna linija je opterećena otpornicima R A1 = R A2 =, s tim u vezi, u anodnoj liniji se odvija dvostrani putujući talas.

Talas ulaznog signala koji se širi duž linije mreže pobuđuje dva talasa iz svake cijevi u anodnoj liniji. Jedan od ovih valova se širi ulijevo (prema šemi) i apsorbuje ga odgovarajući (balastni) otpor R A1, a drugi dostiže otpor opterećenja R A2 i dodjeljuje korisnu snagu na njega. Preduslov treba raditi isto vrijeme kašnjenja signala anode i linija mreže.

U prisustvu dvosmjernog usklađivanja anodne linije, dolazi do infaznog zbrajanja struja svake linije u opterećenju. Pošto se struja svake lampe grana, ukupna ukupna struja (od svih lampi) prvog harmonika u opterećenju će biti upola manja.

U URU kolu faktori pojačanja stupnjeva se dodaju, a ne množe. Iz energetskih razloga, preporučljivo je koristiti veliki broj lampi u URU.

Amplituda napona na opterećenju ne zavisi od broja lampi u pojačalu i ne može preći vrednost U n = I A.

URU-ovi imaju povećanu pouzdanost, jer ostaju u funkciji u slučaju kvara pojedinih lampi. Istovremeno, u ovom slučaju, amplitudno-frekventne karakteristike se donekle pogoršavaju zbog promjene kapaciteta lampe spojene na liniju.

Kao elementi za usklađivanje URU-a sa antenom (u smislu tipa "izlaz-ulaz" i izlaznog i ulaznog otpora) koriste se specijalni balansni i usklađeni transformatori.

Pojačala snage koriste poseban uređaj za kontrolu, blokiranje i signalizaciju (UBS).

UBS pruža:

− prisilno uključivanje(isključivanje) napona napajanja u strogom redoslijedu;

- isključenje napona napajanja na opasnim režimima(nadstruja izvora napajanja, otvoren ili kratki spoj na putu prenosa VF energije, ne efikasan rad prisilni sistem hlađenje);

- zaštita servisnog osoblja od pristupa dijelovima pod naponom koji su pod visokim naponom;

- signalizacija izvršenih operacija i kvarova i sl.

Kontrolna pitanja

1. Za šta su potrebni zahtjevi radio predajnici? 2. Zašto je izuzetno važno koristiti višestepenu šemu za izradu VF predajnika?

3. Koje su karakteristike konstrukcije kola uzbuđivača za HF i VHF predajnike?

4. Dajte klasifikaciju kola generatora sa samopobudom.

5. Koja su svojstva kvarcnih rezonatora?

Amplitudno modulirani (AM) signali - koncept i vrste. Klasifikacija i karakteristike kategorije "Amplitudno modulirani (AM) signali" 2017, 2018.

Nastavljamo seriju općeobrazovnih članaka pod općim naslovom "Teorija radio valova".
U prethodnim člancima smo se upoznali sa radio talasima i antenama: Pogledajmo bliže modulaciju radio signala.

U okviru ovog članka, razmatrat će se analogna modulacija sljedećih vrsta:

• Amplitudna modulacija
• Amplitudna modulacija sa jednim bočnim pojasom
• Frekvencijska modulacija
• Linearna frekvencijska modulacija
• Fazna modulacija
• Diferencijalna fazna modulacija

Amplitudna modulacija

Kod amplitudske modulacije, omotač amplituda oscilacije nosioca mijenja se po zakonu, koji se poklapa sa zakonom prenesena poruka... Frekvencija i faza vala nosioca se u ovom slučaju ne mijenja.

Jedan od glavnih parametara AM je koeficijent modulacije (M).
Indeks modulacije je omjer razlike između maksimalne i minimalne vrijednosti amplituda moduliranog signala prema zbroju ovih vrijednosti (%).
Jednostavno rečeno, ovaj koeficijent pokazuje koliko je jaka vrijednost amplitude vibracije nosioca u ovog trenutka odstupa od srednje vrednosti.
Kada je faktor modulacije veći od 1, javlja se efekat prekomerne modulacije, što dovodi do izobličenja signala.

AM spektar

Ovaj spektar je karakterističan za modulirajuću oscilaciju konstantne frekvencije.

Na grafikonu X-osa predstavlja frekvenciju, Y-osa predstavlja amplitudu.
Za AM, pored amplitude osnovne frekvencije koja se nalazi u centru, prikazane su i vrijednosti amplituda desno i lijevo od noseće frekvencije. To su takozvane lijeve i desne bočne pruge. Oni su povezani sa frekvencijom nosioca udaljenosti jednaka frekvenciji modulacija.
Udaljenost od lijeve do desne bočne trake naziva se širina spektra.
U normalnom slučaju, sa faktorom modulacije<=1, амплитуды боковых полос меньше или равны половине амплитуды несущей.
Samo gornje ili donje bočne trake spektra sadrže korisne informacije. Glavna spektralna komponenta - nosilac, ne nosi korisne informacije. Snaga predajnika sa amplitudnom modulacijom se uglavnom troši na "zagrijavanje zraka", zbog nedostatka informativnog sadržaja najosnovnijeg elementa spektra.

Amplitudna modulacija sa jednim bočnim pojasom

Zbog neefikasnosti klasične AM modulacije, izumljena je AM modulacija sa jednim bočnim pojasom.
Njegova suština je u uklanjanju nosioca i jedne od bočnih traka iz spektra, dok se sve potrebne informacije prenose duž preostale bočne trake.

Ali u svom čistom obliku u domaćem radiju, ova vrsta nije zaživjela, jer prijemnik treba da sintetizira nosilac s vrlo visokom vjernošću. Koristi se u opremi za sabijanje i radio-amaterima.
U emitiranju, AM se češće koristi s jednim bočnim pojasom i djelomično potisnutim nosiocem:

Ovom modulacijom najbolje se postiže odnos kvaliteta/efikasnosti.

Frekvencijska modulacija

Vrsta analogne modulacije, u kojoj se frekvencija nosioca mijenja prema zakonu modulirajućeg niskofrekventnog signala. U ovom slučaju, amplituda ostaje konstantna.

a) - frekvencija nosioca, b) modulirajući signal, c) rezultat modulacije

Najveće odstupanje frekvencije od srednje vrijednosti naziva se odstupanje.
U idealnom slučaju, devijacija bi trebala biti direktno proporcionalna amplitudi modulirajućeg valnog oblika.

Frekvencijski modulirani spektar izgleda ovako:

Sastoji se od nosioca i simetrično zaostaje od njega desno i lijevo od harmonika bočnih pojaseva, na frekvenciji koja je višekratna frekvencije modulirajuće oscilacije.
Ovaj spektar predstavlja harmonijsku vibraciju. U slučaju stvarne modulacije, spektar ima složenije obrise.
Razlikovati širokopojasnu i uskopojasnu FM modulaciju.
U širokopojasnom - spektar frekvencija značajno premašuje frekvenciju modulirajućeg signala. Koristi se u FM emitovanju.
U radio stanicama se uglavnom koristi uskopojasna FM modulacija, koja zahtijeva preciznije podešavanje prijemnika i, shodno tome, zaštićenija je od smetnji.
Širokopojasni i uskopojasni FM spektri su predstavljeni u nastavku.

Uskopojasni FM spektar liči na amplitudnu modulaciju, ali kada uzmete u obzir fazu bočnih pojaseva, čini se da ovi valovi imaju konstantnu amplitudu i promjenjivu frekvenciju, a ne konstantnu frekvenciju i varijabilnu amplitudu (AM). Sa širokopojasnim FM, amplituda nosioca može biti vrlo mala, što rezultira visokom FM efikasnošću; to znači da je većina prenesene energije sadržana u bočnim frekvencijama koje nose informacije.

Glavne prednosti FM u odnosu na AM su energetska efikasnost i otpornost na buku.

Kao vrsta FM, izdvaja se linearna frekvencijska modulacija.
Njegova suština leži u činjenici da se frekvencija signala nosioca linearno mijenja.

Praktični značaj linearno-frekventno modulisanih (LFM) signala je u mogućnosti značajne kompresije signala tokom prijema sa povećanjem njegove amplitude iznad nivoa šuma.
Cvrkut se koristi u radaru.

Fazna modulacija

U stvarnosti se više koristi termin fazni pomak. uglavnom proizvode modulaciju diskretnih signala.
Značenje FM je da se faza nosioca naglo mijenja kada stigne sljedeći diskretni signal, različit od prethodnog.

Iz spektra se vidi skoro potpuno odsustvo nosioca, što ukazuje na visoku energetsku efikasnost.
Nedostatak ove modulacije je što greška u jednom simbolu može dovesti do pogrešnog prijema svih narednih.

Diferencijalni fazni pomak

U slučaju ove modulacije, faza se ne mijenja sa svakom promjenom vrijednosti modulirajućeg impulsa, već sa promjenom razlike. U ovom primjeru, po dolasku, svaki "1".

Prednost ove vrste modulacije je što u slučaju slučajne greške u jednom simbolu, to ne povlači za sobom dalji lanac grešaka.

Vrijedi napomenuti da postoje i manipulacije faznim ključem kao što je kvadratura, koja koristi promjenu faze unutar 90 stepeni i višeg reda PM, ali njihovo razmatranje je izvan okvira ovog članka.

PS: Želim još jednom napomenuti da svrha članaka nije da zamijene udžbenik, već da „na prste“ ispričaju osnove radija.
Smatra se da samo glavne vrste modulacija stvaraju ideju o temi za čitatelja.

Amplitudna modulacija je proces formiranja amplitudno moduliranog signala, tj. signal čija se amplituda mijenja prema zakonu modulirajućeg signala (prenesena poruka). Ovaj proces provodi amplitudski modulator.

Amplitudni modulator treba da formira visokofrekventnu vibraciju, čiji analitički izraz u opštem slučaju ima oblik

gdje je omotač modulirane oscilacije, opisan funkcijom koja karakterizira zakon promjene amplitude;

Modulirajući signal;

I - frekvencija i početna faza visokofrekventne oscilacije.

Da bi se dobio takav signal, potrebno je pomnožiti visokofrekventnu (nosaću) oscilaciju i niskofrekventni modulirajući signal na način da se formira omotač oblika. Prisustvo konstantne komponente u strukturi omotača osigurava unipolarnost njene promjene, koeficijent isključuje premodulaciju, tj. pruža dubinu modulacije. Jasno je da će ovakva operacija množenja biti praćena transformacijom spektra, što omogućava razmatranje amplitudske modulacije kao suštinski nelinearnog ili parametarskog procesa.

Struktura amplitudnog modulatora u slučaju upotrebe nelinearnog elementa prikazana je na Sl. 8.4.

Rice. 8.4. Blok dijagram amplitudnog modulatora

Nelinearni element konvertuje noseći talas i modulirajući signal, usled čega se formira struja (ili napon) čiji spektar sadrži komponente u frekvencijskom opsegu od do i predstavlja najveću frekvenciju u spektru modulirajući signal. Pojasni filter razdvaja ove komponente spektra, formirajući amplitudno moduliran signal na izlazu.

Množenje dva signala može se izvesti pomoću nelinearnog elementa, čija je karakteristika aproksimirana polinomom koji sadrži kvadratni član. Zbog toga se formira kvadrat zbira dva signala koji sadrži njihov proizvod.

Suštinu rečenog i opću ideju o formiranju amplitudno modulirane oscilacije ilustriraju prilično jednostavne matematičke transformacije pod pretpostavkom da se provodi tonska (jednofrekventna) modulacija.

1. Kao nelinearni element koristimo tranzistor čija je I – V karakteristika aproksimirana polinomom drugog stepena .

2. Na ulaz nelinearnog elementa napaja se napon jednak zbiru dvije oscilacije: noseće i modulirajuće, tj.

3. Spektralni sastav struje određuje se na sljedeći način:

U dobijenom izrazu spektralne komponente su raspoređene uzlaznim redoslijedom njihovih frekvencija. Među njima postoje komponente sa frekvencijama, i koje formiraju amplitudno modulisanu oscilaciju, tj.

Predajni uređaji obično kombinuju procese modulacije i pojačanja, što osigurava minimalno izobličenje moduliranih signala. U tu svrhu se grade amplitudski modulatori prema šemi rezonantnih pojačavača snage, kod kojih se promjena amplitude visokofrekventnih oscilacija postiže promjenom položaja radne tačke prema zakonu modulirajućeg signala.

Kolo amplitudnog modulatora i načini rada

Dijagram amplitudnog modulatora zasnovanog na rezonantnom pojačalu prikazan je na Sl. 8.5.

Rice. 8.5. Kolo amplitudnog modulatora bazirano na rezonantnom pojačalu

Na ulaz rezonantnog pojačala koji radi u nelinearnom režimu, napajaju se:

oscilacija nosioca iz auto-generatora pomoću visokofrekventne transformatorske veze ulaznog kruga s bazom tranzistora;

modulirajući signal pomoću niskofrekventnog transformatora.

Kondenzatori i - blokada, obezbeđuju razdvajanje ulaznih kola na frekvencijama oscilovanja nosioca i modulacionog signala, tj. razdvajanje na visokim i niskim frekvencijama. Oscilatorno kolo u kolektorskom kolu je podešeno na frekvenciju oscilacije nosioca, Q-faktor kola daje širinu pojasa, gdje je najveća frekvencija u spektru modulirajućeg signala.

Način rada modulatora je određen izborom radne tačke. Dostupna su dva režima: režim malog signala i režim velikog signala.

a. Mali način unosa

Ovaj režim se postavlja izborom radne tačke u sredini kvadratnog preseka I - V karakteristike tranzistora. Izbor amplitude oscilacije nosioca osigurava rad modulatora unutar ove sekcije (slika 8.6).

Rice. 8.6. Modulator amplitude malog ulaza

Amplituda napona na oscilatornom kolu, čija je rezonantna frekvencija jednaka nosećoj frekvenciji, određena je amplitudom prvog harmonika struje, tj. , gdje je rezonantni otpor kola. S obzirom da je srednji nagib I - V karakteristike unutar radnog preseka jednak odnosu amplitude prvog harmonika i amplitude vibracije nosioca, tj. , možete pisati

.

Pod uticajem modulacionog napona primenjenog na bazu tranzistora, položaj radne tačke će se promeniti, što znači da će se promeniti i prosečni nagib I – V karakteristike. Budući da je amplituda napona na oscilatornom kolu proporcionalna prosječnom nagibu, tada je za osiguranje amplitudske modulacije nosećeg vala potrebno osigurati linearnu ovisnost nagiba od modulirajućeg signala. Pokažimo da je to moguće kada se koristi radni presek I – V karakteristike aproksimiranog polinomom drugog stepena.

Dakle, unutar kvadratnog presjeka I - V karakteristike, opisanog polinomom, postoji ulazni napon jednak zbiru dvije oscilacije: noseće i modulirajuće, tj.

Spektralni sastav struje kolektora određuje se na sljedeći način:

Odabiremo prvi harmonik struje:

Dakle, amplituda prvog harmonika je:

Kao što se vidi iz dobijenog izraza, amplituda prvog harmonika struje linearno zavisi od modulacionog napona. Stoga će prosječni nagib također biti linearan sa modulirajućim naponom.

Tada će napon na oscilatornom krugu biti jednak:

Stoga se na izlazu modulatora koji se razmatra formira amplitudno modulirani signal oblika:

Ovdje je koeficijent dubine modulacije;

- amplituda visokofrekventne oscilacije na izlazu modulatora u odsustvu modulacije, tj. u .

Prilikom projektovanja prenosnih sistema, važan zahtev je formiranje amplitudno modulisanih oscilacija velike snage sa dovoljnom efikasnošću. Očigledno je da razmatrani način rada modulatora ne može zadovoljiti ove zahtjeve, posebno prvi od njih. Zbog toga se najčešće koristi takozvani mod velikog signala.

b. Način velikog unosa

Ovaj režim se postavlja izborom radne tačke na I - V karakteristici tranzistora, na kojoj pojačalo radi sa strujnim prekidom. Zauzvrat, izbor amplitude oscilacije nosioca osigurava promjenu amplitude strujnih impulsa kolektora prema zakonu modulirajućeg signala (slika 8.7). To dovodi do slične promjene amplitude prvog harmonika kolektorske struje i, posljedično, do promjene amplitude napona na oscilatornom krugu modulatora, jer

i .

Rice. 8.7. Modulator amplitude velikog ulaza

Promjena amplitude ulaznog visokofrekventnog napona tokom vremena je praćena promjenom graničnog ugla, a time i koeficijenta. Posljedično, oblik naponske ovojnice na kolu može se razlikovati od oblika modulirajućeg signala, što je nedostatak razmatrane metode modulacije. Da bi se osiguralo minimalno izobličenje, potrebno je postaviti određena ograničenja za promjenu kuta graničnika i raditi s ne previsokim faktorom modulacije.

U kolu amplitudnog modulatora prikazanom na sl. 8.8, modulirajući signal se primjenjuje na bazu tranzistora generatora konstantne struje. Vrijednost ove struje je proporcionalna ulaznom naponu. Pri malim vrijednostima ulaznih napona, amplituda izlaznog napona ovisit će o modulirajućem signalu kako slijedi

gdje su koeficijenti proporcionalnosti.

Karakteristike amplitudnog modulatora

Za odabir načina rada modulatora i procjenu kvaliteta njegovog rada koriste se različite karakteristike, od kojih su glavne: statička modulaciona karakteristika, dinamička modulaciona karakteristika i frekvencijski odziv.

Rice. 8.8. Kolo amplitudnog modulatora sa strujnim generatorom

a. Statička modulaciona karakteristika

Karakteristika statičke modulacije (CMX) je zavisnost amplitude izlaznog napona modulatora od prednapona pri konstantnoj amplitudi napona nosioca na ulazu, tj. .

U eksperimentalnom određivanju karakteristike statičke modulacije, na ulaz modulatora se primjenjuje samo napon noseće frekvencije (modulacijski signal se ne dovodi), vrijednost se mijenja (kao da se simulira promjena modulirajućeg signala u statičkom stanju) i bilježi se promjena amplitude oscilacije nosioca na izlazu. Tip karakteristike (Sl. 8.9, a) određen je dinamikom promjene srednjeg nagiba I – V karakteristike kada se promijeni prednapon. Linearni rastući dio CMX-a odgovara kvadratnom presjeku I - V karakteristike, jer se u ovom dijelu, s povećanjem napona prednapona, povećava prosječna strmina. Horizontalni presek CMX odgovara linearnom preseku I - V karakteristike, tj. dionica sa konstantnom prosječnom strminom. Kada tranzistor uđe u režim zasićenja, pojavljuje se horizontalni dio I - V karakteristike sa nultim nagibom, što se odražava smanjenjem CMX-a

Karakteristika statičke modulacije omogućava vam da odredite veličinu pomaka napona i prihvatljiv raspon modulirajućeg signala kako biste osigurali njegovu linearnu ovisnost o izlaznom naponu. Modulator bi trebao raditi unutar linearnog dijela CMX-a. Vrijednost prednapona treba da odgovara sredini linearne sekcije, a maksimalna vrijednost modulirajućeg signala ne bi trebala prelaziti granice linearnog dijela CMX-a. Također možete definirati maksimalni faktor modulacije pri kojem još nema izobličenja. Njegova vrijednost je .

Rice. 8.9. Karakteristike amplitudnog modulatora

b. Odziv dinamičke modulacije

Karakteristika dinamičke modulacije (DMX) je zavisnost faktora modulacije od amplitude modulirajućeg signala, tj. ... Ova karakteristika se može dobiti eksperimentalno, ili pomoću karakteristike statičke modulacije. DMX tip je prikazan na sl. 8.9, b. Linearni dio karakteristike odgovara radu modulatora unutar linearnog dijela CMX-a.

v. Frekvencijski odziv

Frekvencijski odziv je zavisnost faktora modulacije od frekvencije modulirajućeg signala, tj. ... Uticaj ulaznog transformatora dovodi do pada karakteristika na niskim frekvencijama (slika 8.9, c). Sa povećanjem frekvencije modulirajućeg signala, bočne komponente amplitudno modulirane oscilacije udaljavaju se od noseće frekvencije. To dovodi do njihovog manjeg pojačanja zbog selektivnih svojstava oscilatornog kruga, što uzrokuje pad karakteristika na višim frekvencijama. Ako je propusni opseg koji zauzima modulirajući signal unutar horizontalnog dijela frekvencijskog odziva, tada će izobličenje modulacije biti minimalno.

Balansirani amplitudski modulator

Za efikasno korišćenje snage predajnika koristi se balansirana amplitudna modulacija. U tom slučaju se formira amplitudno moduliran signal u čijem spektru nema komponente na frekvenciji nosioca.

Balansirano modulatorsko kolo (slika 8.10) je kombinacija dva tipična kola amplitudnog modulatora sa specifičnim vezama za njihove ulaze i izlaze. Ulazi na frekvenciji nosioca su povezani paralelno, a izlazi povezani inverzijom jedan u odnosu na drugi, formirajući razliku u izlaznim naponima. Modulirajući signal se primjenjuje na modulatore u antifazi. Kao rezultat toga, na izlazima modulatora imamo

I, i na izlazu balansiranog modulatora

Rice. 8.10. Kolo balansiranog amplitudnog modulatora

Dakle, spektar izlaznog signala sadrži komponente sa frekvencijama i. Ne postoji komponenta sa nosećom frekvencijom.

Za prijenos zvuka u zrak potrebna je visokofrekventna vibracija nosioca, ili jednostavno nosač, na koji se zvuk, niskofrekventne vibracije superponiraju pomoću procesa modulacije.

Nositelj je generiran od strane glavnog oscilatora koji radi na frekvenciji koja je dodijeljena radio stanici (slika 1.21) i ima vrlo visoku stabilnost. Njegove sinusne vibracije 1 idu u modulator, gdje stupaju u interakciju sa zvučnim vibracijama 2, formirajući modulirani signal 3. Potonji se dovodi do pojačivača snage, a sa njegovog izlaza na antenu radio stanice.

Vrlo često se amplitudna modulacija (AM) provodi direktno u pojačalu snage, mijenjajući napon napajanja u vremenu sa zvučnim vibracijama.

Očigledno, s negativnim poluvalom zvučnog napona, amplituda može pasti samo na nulu, a s pozitivnim poluvalom može se povećati najviše dva puta (u suprotnom će doći do prekomjerne modulacije i izobličenja). Ovo odgovara koeficijentu modulacije (odnos amplitude oscilacija audio frekvencije i amplitude nosioca) m = 1. Ova situacija je moguća samo na vrhovima audio signala, signal je postavljen na m = 0.3.

Analizirajmo sada spektre signala sa amplitudnom modulacijom. Kažu da radio stanica radi na određenoj frekvenciji, na primjer, 549 kHz („Beacon“ u MW opsegu). Ali da li je ovo jedina frekvencija koju zauzima signal radio stanice? Ispostavilo se da nije. Radio stanica zauzima određeni frekvencijski opseg oko koji je naznačen u imenicima i talasnim rasporedima. Za detaljnije razmatranje ovog pitanja, pretpostavimo da se modulacija izvodi čistim tonom, odnosno audio signalom sa jednom frekvencijom F.

U ovom odeljku biće nam zgodnije da koristimo ne cikličke frekvencije f i F, koje odgovaraju broju oscilacija u sekundi, već ugaone frekvencije ω i Ω povezane sa cikličkim jednostavnim relacijama: ω = 2πf i Ω = 2πF . Modulirani AM signal se zapisuje u obliku: s (t) = (1 + m cos Ω t) cos ω t, gdje je m faktor modulacije, m< 1. Это выражение в точности описывает форму сигнала 3 на рис. 1.21. Но его можно представить и в другой форме, раскрыв скобки и воспользовавшись известными тригонометрическими формулами для произведения двух косинусов:

s (t) = cos ω t + (m / 2) cos (ω + Ω) t + (m / 2) cos (ω - Ω) t.

Sada vidimo da se ne emituje jedan signal, već čak tri, u skladu sa tri člana ovog izraza.

Spektralni dijagram emitovanog signala prikazan je na Sl. 1.22. Na lijevoj strani nje, u obliku okomite linije, prikazana je audio frekvencija F, u sredini je noseća frekvencija f 0, koja odgovara prvom članu, a na njegovim stranama su još dvije frekvencije koje odgovaraju preostali članovi, na frekvencijama f 0 + F i f 0 - F. Njihove tako zovu: bočne frekvencije, gornje i donje. Bočne frekvencije izostaju u odsustvu modulacije, kada je m = 0, ali se povećavaju na polovinu nivoa nosioca (koji se radi jednostavnosti zaključivanja uzima kao jedinica) uz punu modulaciju, kada je m = 1. Snaga svakog od bočne frekvencije proporcionalne su kvadratu njihove amplitude i mijenjaju se s povećanjem faktora modulacije od nule do četvrtine snage nosioca.

Šta se dešava ako modulirate nosač ne čistim tonom, već određenim spektrom zvučnih frekvencija koje odgovaraju govoru ili muzici? Svaka komponenta audio spektra formira svoj par bočnih traka i dobija se kompleksan modulisani spektar signala koji sadrži noseću, gornju i donju bočnu traku, kao što je prikazano na sl. 1.23. Gornji bočni pojas (UBS) tačno odgovara spektru audio frekvencija (AF), ali je pomeren prema gore duž ose frekvencije za interval koji odgovara vrednosti nosioca.

Donji bočni pojas (LBB) takođe tačno odražava audio spektar, ali je invertovan, odnosno odražava gornji bočni pojas u odnosu na nosilac. Bočne trake i dalje nestaju u odsustvu modulacije i njihova ukupna snaga raste na polovinu snage nosioca na vrhovima modulacije.

Sada konačno možemo sa sigurnošću odgovoriti na pitanje koji frekvencijski opseg zauzima signal radio stanice. Direktoriji označavaju frekvenciju nosioca f 0, koja se nalazi u sredini spektra AM signala, a puni opseg signala odgovara dvostrukoj gornjoj modulirajućoj frekvenciji F B. U skladu sa domaćim GOST-om, gornja modulirajuća frekvencija uzima se jednakom 10 kHz, stoga je širina frekvencijskog spektra signala radio stanice 20 kHz.